Тормозные системы жизненно важны для безопасного движения беспилотных автомобилей. Датчики обнаруживают опасности, но тормоза останавливают автомобиль. В дорожном движении хорошие тормоза обеспечивают плавное движение или безопасную остановку.
Связь между управлением автомобилем и тормозами очевидна. Алгоритмы управляют тормозами, которые должны хорошо функционировать как при автоматическом, так и при ручном управлении.
Автономные транспортные средства стремятся к последовательному торможению. Компании, такие как Waymo и Tesla, обеспечивают интеграцию тормозов с системами безопасности для безопасной остановки.
В США регуляторы проверяют тормоза до того, как автомобили выйдут на дорогу. Компании контролируют эффективность торможения, чтобы обеспечить безопасность, так как все больше автомобилей управляют собой.
Основы тормозной системы для автономных транспортных средств
Тормозные системы имеют решающее значение для способности автономного транспортного средства безопасно останавливаться. Понимание того, как управлять и применять тормоза, а также как использовать датчики для измерения производительности, гарантирует, что автономные транспортные средства останавливаются безопасно. Дизайнеры хотят, чтобы все два применения тормозов ощущались одинаково, независимо от автомобиля или скорости; быстро остывали и предоставляли четкую диагностическую информацию для помощи в принятии решений, принимаемых электронной системой управления.
Основные компоненты: тормозные колодки, тормозные диски, тормозные суппорты и тормозная жидкость
Тормозные колодки замедляют движение автомобиля, трясь о тормозные диски. Инженеры выбирают прочные материалы для колодок для различных температур.
Тормозные диски поглощают тепло во время остановок. Легкие, вентилируемые диски уменьшают вес и предотвращают перегрев.
Тормозные суппорты прижимают колодки. Фиксированные суппорты обеспечивают контроль, в то время как плавающие суппорты экономят вес.
Тормозная жидкость передает усилие от главного тормозного цилиндра к колесам, требуя высокой температуры кипения и чистоты для стабильного торможения.
Предпочтения автономных платформ в отношении дисковых и барабанных тормозов следующие:
Большинство автономных транспортных средств (AV) предпочитают дисковые тормоза, поскольку они быстрее охлаждаются и менее подвержены перегреву, чем барабанные тормоза; следовательно, дисковые тормоза будут использоваться для большинства тормозной системы AV. Однако некоторые AV могут по-прежнему использовать барабанные тормоза на задней оси по экономическим соображениям и могут испытывать проблемы с производительностью при интенсивном использовании, поэтому барабанные тормоза почти никогда не используются в качестве основной тормозной системы автомобиля.
Как АБС интегрируется с системами автономного управления
АБС предотвращает блокировку колес и сохраняет управляемость автомобиля при резком торможении, что рассматривается как базовая функция безопасности.
АБС передает данные о скорости вращения колес контроллерам автомобиля, объединяя их с данными от LiDAR, радаров и камер для корректировки торможения в реальном времени.
Разработчики балансируют работу АБС и автономного торможения, обеспечивая безопасность даже при отказе датчиков.
Интеграция датчиков и программного обеспечения с тормозными системами
Современная тормозная система использует датчики и программное обеспечение. LiDAR, радар и камеры помогают определить силу и время торможения. Эта система должна быть быстрой, предсказуемой и устойчивой к сбоям для безопасности.
Как LiDAR, радар и камеры информируют о решениях по торможению
3D-изображение, предоставляемое LiDAR, дает алгоритмам информацию об объектах в терминах расстояния и формы, чтобы помочь определить необходимую силу торможения.
Радар собирает данные о скорости, когда видимость плохая, что важно для определения того, сколько силы торможения и когда применять.
Камеры собирают дополнительную информацию (например, о светофорах, пешеходах и т. д.) об окружающей среде, что обеспечивает дополнительную детализацию понимания системой своего окружения. Объединение данных от различных датчиков (сенсорное слияние) снижает ошибки в принятии решений о торможении и улучшает интеграцию компонентов системы.
Системы торможения по проводам и программная избыточность
Системы торможения по проводам используют электронные команды для более быстрого и точного торможения.
Для обеспечения безопасности существует программная избыточность и системы аварийной защиты, гарантирующие работу торможения даже в случае сбоев.
Обработка данных в реальном времени для экстренного торможения
Экстренные остановки требуют быстрых действий. Экстренное торможение в реальном времени требует быстрой обработки данных для безопасных остановок.
Платформы, такие как NVIDIA Drive, выполняют эти процессы, отдавая приоритет сообщениям о торможении.
Тесты оценивают скорость реакции системы, подтверждая безопасное торможение в реальных ситуациях.
Возможность | Основной датчик | Сила | Роль в торможении |
Расстояние и форма | LiDAR | Высокодетализированная 3D-геометрия | Расчет тормозного пути и контуров объектов для точного времени торможения |
Скорость и скорость сближения | Радар | Надежное измерение скорости в неблагоприятных погодных условиях | Предоставление входных данных о скорости сближения для установки тормозного усилия и предотвращения столкновений |
Семантический контекст | Камеры | Классификация объектов и понимание сцены | Идентификация пешеходов, светофоров и линий разметки для определения необходимости торможения |
Управление приводом | Электронное управление тормозами (Brake-by-wire) | Быстрое электронное управление крутящим моментом | Точное и повторяемое выполнение запланированных профилей торможения |
Многоуровневая безопасность | Резервные ЭБУ и датчики | Независимые пути отказа | Поддержание функции торможения при частичных отказах посредством программного резервирования |
Детерминированный отклик | Периферийные вычисления + ОСРВ | Обработка в масштабе миллисекунд | Обеспечение торможения в реальном времени решения соответствуют временным требованиям |
Проверка производительности и безопасности торможения
Тестирование и валидация являются ключом к доверию к автономному торможению. Инженеры проверяют тормозной путь, время до остановки и скорость замедления автомобиля. Они также оценивают постоянство торможения.
Для сравнения средних значений испытания экстренного торможения будут проводиться в контролируемых условиях, например, в M-City, с учетом таких факторов, как производительность тормозов и нагрев, а также подтверждение визовых требований для комплектующих.
Будут проводиться несколько типов тестирования. Например, симуляции позволяют нам тестировать различные условия и изменять цифровые спецификации перед их внедрением в реальные условия.
Тестирование будет проводиться на реальных автомобилях на дорогах общего пользования, предоставляя информацию о том, что лучше всего работает в типичных дорожных условиях и как улучшить наши продукты, гарантируя их соответствие стандартам FMVSS и NHTSA по надежности и безопасности.
Каждый штат разработал нормативные акты, регулирующие тестирование беспилотных автомобилей, чтобы гарантировать, что производители предоставят данные об авариях и доказательства надежности своих систем. Следовательно, производители должны предоставить информацию или данные из тестов или симуляций для подтверждения соответствия государственным нормам, что приводит к оптимизированному методу мониторинга и контроля.
Вопросы технического обслуживания автономных автопарков
Автономные автопарки нуждаются в тщательном техническом обслуживании аппаратного и программного обеспечения. Телематика и предиктивные модели помогают избежать поломок. Менеджеры автопарков используют данные для планирования и аудита.
Телематические системы отслеживают износ тормозов, проверяя толщину колодок и энергопотребление. Оповещения указывают, когда тормоза требуют внимания.
Удаленная диагностика выявляет неравномерный износ дисков или ослабленные суппорты, что крайне важно для электрических шаттлов и фургонов.
Электрические шаттлы и фургоны используют рекуперативное торможение, что снижает износ тормозных колодок, но тормоза трения все еще необходимы для экстренных случаев.
Управление тормозной жидкостью и интервалы обслуживания
Тормозная жидкость впитывает влагу и теряет температуру кипения. Регулярные проверки имеют решающее значение для безопасности. Автопарки меняют тормозную жидкость каждые два-три года.
Автоматические напоминания помогают поддерживать техническое обслуживание в актуальном состоянии. Журналы обслуживания фиксируют замены жидкости и результаты для регулирующих органов.
Предиктивное техническое обслуживание предотвращает отказы
Прогнозное обслуживание использует машинное обучение на телеметрии для прогнозирования отказов деталей и отслеживания состояния датчиков.
Аналитика обнаруживает деградацию, позволяя программному обеспечению ограничивать работу транспортного средства или предлагать обслуживание.
Область обслуживания | Ключевые входные данные телеметрии | Типичный интервал | Действия флота |
Тормозные колодки | Толщина колодок, количество срабатываний, энергия торможения | Переменный; замена при достижении порога | Планировать замену, регистрировать обслуживание |
Тормозные диски | Сигнатуры вибрации, измерения биения, пиковые значения температуры | Осматривать при замене колодок или при возникновении предупреждений | Перешлифовать или заменить, обновить историю ротора |
Тормозная жидкость | Содержание влаги, тесты температуры кипения | Каждые 2–3 года или согласно OEM | Промыть и залить заново, задокументировать на платформе |
Состояние датчиков и ABS | Разница скоростей колес, коды ошибок, пропадание сигнала | Непрерывный мониторинг с периодической проверкой | Проведение диагностики, ремонт или замена деталей |
Предиктивное техническое обслуживание | Исторические телеметрические данные, данные об окружающей среде, возраст компонентов | Постоянные обновления моделей | Приоритизация ремонтов, сокращение времени простоя |
Эксплуатационные проблемы и последствия для общественной безопасности
Автономные транспортные средства (АТС) сталкиваются с такими проблемами, как стабильная работа тормозов, необходимость справляться с ледяными дорогами и сильным дождем. Это требует адаптивного управления для снижения рисков.
Датчики могут быть заблокированы снегом или грязью, что приводит к задержкам и внезапному торможению для обеспечения безопасности.
Управление автопарком добавляет сложности. Техническое обслуживание, запчасти и обучение техников являются ключевыми; при неправильном подходе страдает торможение, увеличиваются риски аварий и наносится ущерб общественной безопасности.
Четкие правила эксплуатации автономных транспортных средств жизненно важны для безопасности и ответственности.
Прозрачность в отчетности об инцидентах укрепляет доверие, что крайне важно для принятия автономных транспортных средств и приоритизации безопасности.
Для повышения безопасности автономных транспортных средств мы используем несколько уровней защиты, включая датчики и программное обеспечение, а также устанавливаем операционные ограничения в плохую погоду. Сотрудничество с местными властями имеет важное значение.